ミクログリアの脂肪代謝異常がアルツハイマー病に与える影響

脂肪代謝に関与する遺伝子はアルツハイマー病（AD）の危険因子であり、グリア細胞で高度に発現している。本論文では、ADの遺伝的危険因子であるAPOE 4/4 がグリア細胞の一種であるミクログリアの脂肪代謝異常を介し、神経変性を誘発する可能性を明らかにした。APOE 4/4 をもつ細胞が脂肪滴を大量に蓄え、脂肪の蓄積によりミクログリアがストレス状態になり、炎症性サイトカインの分泌が増加する状態を観察した。特に、APOE4/4型のミクログリアは、ADの脳内に溜まりやすいアミロイドβに反応すると脂肪の蓄積と炎症反応が顕著となった。さらに、 APOE4/4 型ミクログリアの培養上清をニューロンに加えると、リン酸化タウ （pTau）が検出され、ニューロンには脂肪滴が現れて細胞死が誘導された。このように、APOE 4/4 やアミロイドβによって引き起こされたミクログリアの脂肪代謝異常は、リン酸化タウや神経毒性因子の分泌を介してADに関与する可能性がある。これらの知見は、ミクログリアの脂肪代謝へのアプローチがADの新たな治療戦略となる可能性を示唆している。

APOE4/4 is linked to damaging lipid droplets in Alzheimer’s disease microglia
論文へのアクセスはこちら:  Haney, M.S., et al, Nature , (2024)

注目ポイント

・ミクログリアの脂肪代謝異常はリン酸化タウや神経毒性因子の分泌を介し、アルツハイマー病の神経変性に関与している

・APOE4/4はミクログリアの脂肪代謝異常を引き起こし、APOE4/4型のミクログリアではアミロイドβとの反応により脂肪の蓄積と炎症反応が顕著となった

・ミクログリアの脂肪代謝異常の抑制は、アルツハイマー病治療や予防の戦略に繋がる可能性がある

イメージサイトメーターを用いた脂肪滴の定量解析

HepG2細胞にOleic acidまたはTriacsin C（アシル-CoA合成酵素阻害剤）を添加し、脂肪滴の変化を比較しました。解析には、共焦点定量イメージサイトメーター（横河電機株式会社 CQ1）を使用し、細胞あたりの脂肪滴の数と面積でデータを取得しました。

脂肪滴および核のイメージング
共焦点定量イメージサイトメーターを用いて617/73 nmで脂肪滴の画像を、447/60 nmで核の画像を撮影、解析ソフトウェアCellPathfinderで個々の脂肪滴と核を認識しその数と面積を算出しました。

脂肪滴の数および面積による解析
核と脂肪滴の検出データから、細胞あたりの脂肪滴の数と面積を下記の通りグラフ化しました。結果、Oleic acid添加により脂肪滴は7-13倍増大し、アシル-CoA合成酵素阻害剤であるTriacsin C添加では脂肪滴の形成が阻害されControlの60%にまで減少する数値データが得られました。

＜使用製品＞
Lipi-Red（製品コード：LD03）

AcidSensor 標識アポトーシス細胞を用いたファゴサイトーシス活性評価

AcidSensor 標識体がマクロファージ等の細胞に取り込まれ、酸性環境下に到達することで Deep Red 蛍光が増大します。AcidSensor で Jurkat 細胞を標識後にアポトーシスを誘導し、さらに Calcein-AM で染色した THP-1 細胞由来マクロファージと共培養することで、アポトーシス細胞に対するファゴサイトーシスを評価しました。
その結果、フローサイトメトリーにて Calcein (Green) と AcidSensor (Deep Red) のダブルポジティブ細胞が観察されました(図1a) 。さらに、Cytochalasin D を用いて THP-1 細胞由来マクロファージのファゴサイトーシス機能を阻害したところ、ダブルポジティブ細胞の割合が減少したことから (図1b、1c) 、アッセイ系が正確にファゴサイトーシスを評価できていることが確認できました。

図１

近年の研究では、貪食細胞のミトコンドリア機能が阻害されることで細胞のエネルギー代謝が解糖系へシフトし、さらに貪食機能が低下することがわかっています*。実際に FCCP 存在下でファゴサイトーシスを評価したところ、 THP-1 細胞由来マクロファージのミトコンドリア膜電位 (MT-1, Red) 低下と (図2) 貪食作用の低下 (図3) が同時に観察されました。
*LH. Fairley, et al., Proc Natl Acad Sci U S A. 2023, 120(8):e2209177120.

図２

図３

＜使用製品＞
pHセンサー(AcidSensor)：AcidSensor Labeling Kit - Endocytic Internalization Assay（製品コード：A558）
ミトコンドリア膜電位：MT-1 MitoMP Detection Kit（製品コード：MT13）